- Oggetto:
- Oggetto:
Introduzione alla fisica nucleare e subnucleare
- Oggetto:
Introduction to nuclear and subnuclear physics
- Oggetto:
Anno accademico 2025/2026
- Codice attività didattica
- MAT0322
- Corso di studio
- Laurea in Matematica
- Anno
- 3° anno
- Periodo
- Secondo semestre
- Tipologia
- D.M. 270 TAF C - Affine o integrativo
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD attività didattica
- FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
- Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Orale
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Avvisi
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'obiettivo dell'insegnamento è quello di presentare le metodologie principali utilizzate per lo studio della struttura dei nuclei e delle particelle, illustrando sia i modelli teorici sia le tecniche sperimentali impiegate. Descrivere le principali conoscenze acquisite in fisica nucleare e subnucleare, dall'esperienza di Rutherford alla formulazione del modello a quark statico. Illustrare alcune delle principali applicazioni della fisica nucleare e subnucleare.
The main target of the course is to explain the main methodologies used for the study of the structure of nuclei and particles, describing both the theoretical models and the experimental techniques, to detail the main knowledge achieved in nuclear and subnuclear physics from Rutherford experiment to the formulation of the Static Quark Model, and to illustrate some of the many applications of nuclear and subnuclear physics.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Conoscenza delle principali proprietà fisiche dei nuclei e delle particelle. Conoscenza delle tecniche sperimentali utilizzate negli esperimenti di fisica nucleare e particellare.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Capacità di effettuare un calcolo completo di sezione d'urto o di tasso di reazione per alcuni processi notevoli e di procedere ad un confronto quantitativo fra teoria e esperimento.
knowledge of the main physical properties of particles and nuclei. Competence in performing a complete calculation of cross section, and reaction rate, of some remarkable processes, and in carrying on a quantitative comparison between theory and experiment. Knowledge of the experimental techniques used in nuclear and particles physics experiments.
- Oggetto:
Programma
- Prospettiva storica
- lessico, grandezze e unità di misura
- I costituenti della materia e loro interazioni
- Sezione d'urto per diffusione Coulombiana
- Simmetrie, continue e discrete e leggi di conservazione
- Principali classi di esperimenti e degli strumenti utilizzati
- Fenomeni fisici sfruttati per la rivelazione delle particelle
- Probabilità di transizione nell'unità di tempo
- Proprietà generali dei nuclei
- costituenti "classici" dei nuclei e loro scoperta, masse nucleari ed energia di legame
- Parametrizzazione dell'energia di legame
- Dimensioni e geometria dei nuclei
- diffuzione elastica elettrone-nucleo
- Distribuzione di carica e materia nei nuclei
- Fattore di forma in appros. di Born
- Diffusione inelastica e-nucleo
- Ddiffusione quasi-elastica e-nucleo
- Momento di Fermi
- Stabilità e instabilità dei nuclei
- Proprietà generali della forza nucleare
- Modelli di potenziale fenomenologici
- Forze di scambio, evidenza sperimentale
- L'ipotesi di Yukawa e cenni sulla teoria mesonica delle forze nucleari
- decadimento nucleare e sue leggi
- decadimento beta, fenomenologia e sintesi della teoria di Fermi
- decadimenti alfa ed elettromagnetici
- fissione nucleare
- Struttura dei nucleoni
- Diffusione elastica e-N
- fattori di forma elettrici e magnetici
- stati eccitati dei nucleoni
- esperimenti di diffusione profondamente anelastica elettrone-protone
- funzioni di struttura e cenni al modello a partoni
- struttura a quark dei nucleoni
- quark di valenza e del "mare"
- Carica, spin e distribuzioni di momento
- Quark costituenti
- Gluoni
- Produzione di particelle in collisioni e+/e-
- Fasci di particelle in collisione
- annichilazione in coppie di leptoni o quark
- adronizzazione
- Numero quantico di "colore"
- produzione di risonanze in annichilazione e+/e-
- evidenza sperimentale sull'emissione di gluoni.
- Sistemi composti di quark: gli adroni
- Combinazioni quark-antiquark
- mesoni con quark leggeri
- multipletti mesonici
- numeri quantici, isospin, stranezza
- mesoni pseudoscalari e vettori
- barioni composti da quark u,d,s.
- esperimenti di formazione e di produzione
- Historical perspective
- terminology, physical quantities and units
- the constituents of matter and their interactions
- cross sections for Coulomb diffusion
- continuous and discrete symmetries, conservation laws
- main classes of experiments and instrumentation used
- physical phenomena utilized for particle detection
- transition probability vs. time.
- General properties of nuclei
- "classical" constituents and their discovery, nuclear masses and bond energy
- Parameterization of binding energy
- Dimensions and geometry of nuclei
- electron-nucleus elastic diffusion
- charge and matter distribution in nuclei
- form factor, 1st Born approximation
- electron-nucleus inelastic diffusion
- quasi-elastic electron-nucleus diffusion
- Fermi momentum
- Nuclear stability and instability
- nuclear force, general properties
- phenomenological potential
- exchange forces, experimental evidence
- Yukawa hypothesis and brief outline of mesonic theory of nuclear forces
- nuclear decay and its laws
- beta decay, phenomenology and summary of Fermi theory
- alfa and electromagnetic decays
- nuclear fission
- Structure of nucleons
- e-N elastic diffusion
- electrical and magnetic form factors
- excited states of nucleons
- experiments on deeply anelastic lepton diffusion
- structure functions and brief outline of the parton model
- quark structure of nucleons
- valence and sea quarks
- charge, spin and momentum distributions
- constituents quarks
- Gluons
- Systems composed of quarks: hadrons
- quark-antiquark combinations
- mesons with light quarks
- mesonic multiplets
- quantum numbers, isospin, strangeness
- pseudoscalar and vector mesons
- barions composed of u,d, s, quarks
- Formation and production experiments
- Prospettiva storica
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Le lezioni frontali (48 ore) saranno in presenza, salvo aggiornamenti sui provvedimenti adottati da UniTo e disponibili sul sito "Disposizioni per chi studia e lavora in UniTo".
The theory lectures (48h) will take place in the classroom.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova orale.
L'esame si svolgerà in presenza, salvo motivate richieste come da regole di Ateneo ("Disposizioni per chi studia e lavora in UniTo").
Oral Examination.
- Oggetto:
Attività di supporto
Ricevimento studenti online o in presenza su appuntamento, da concordare con i docenti via email.
Online or in-person student reception by appointment, to be agreed with the professors via email.Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- B.R. Martin, G. Shaw, Nuclear and Particle Physics: an introduction (2019)
- B. Povh et al., Particelle e Nuclei, Bollati e Boringhieri (2000)
- Ultima versione (solo lingua inglese): B. Povh et al., Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts (2015)
- P. Giacomelli et al., Particles and Fundamental Interactions, An Introduction to Particle Physics (2012)
- K. S. Krane, Introductory Nuclear Physics (1988)
- A. Bettini, Introduction to elementary particle physics (2008)
- D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, IV edizione, Cambridge University Press (2000)
- B.R. Martin, G. Shaw, Nuclear and Particle Physics: an introduction (2019)
- B. Povh et al., Particelle e Nuclei, Bollati e Boringhieri (2000)
- Ultima versione (solo lingua inglese): B. Povh et al., Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts (2015)
- P. Giacomelli et al., Particles and Fundamental Interactions, An Introduction to Particle Physics (2012)
- K. S. Krane, Introductory Nuclear Physics (1988)
- A. Bettini, Introduction to elementary particle physics (2008)
- D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, IV edizione, Cambridge University Press (2000)
- Oggetto:
Note
Gli/le studenti/esse con DSA o disabilità, sono pregati di prendere visione delle modalità di supporto (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disabilita) e di accoglienza (https://www.unito.it/accoglienza-studenti-con-disabilita-e-dsa) di Ateneo, ed in particolare delle procedure necessarie per il supporto in sede d’esame (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disturbi-specifici-di-apprendimento-dsa/supporto).
Students with SLD or disabilities are advised to read the University's support (https://en.unito.it/services/students-special-needs/students-disabilities) and reception (https://en.unito.it/services/students-special-needs/students-specific-learning-disorders-sld) procedures, and in particular the procedures required for support during exams (https://en.unito.it/services/students-special-needs/students-disabilities/support-students-disability-taking-exams).- Oggetto:
